CN106046638B - 一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料及其屏蔽电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料，包括如下重量份数的组分：30‑50份异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、30‑36份马来酸酐接枝乙烯‑1‑辛烯共聚物弹性体、15‑18份线性低密度聚乙烯、5‑6份蓖麻油酸功能化石墨烯、3‑4份改性纳米导电炭黑、1‑1.5份多壁碳纳米管、2‑3份交联剂、12‑13份加工助剂。本发明还公开了使用前述超光滑半导电屏蔽电缆专用料的屏蔽电缆。本发明具有屏蔽层平整光滑、体积电阻率稳定性高、导电填料分散均一性好、耐高压高温、机械性能佳、使用寿命长等优点。

Description

一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料及其屏蔽电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，特别涉及一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料及其屏蔽电缆。
背景技术
半导电屏蔽层是高压电缆结构的重要组成部分，能够使电缆内部的电场分布更加均匀，减少应力集中对电缆绝缘层造成的破坏，延长电缆使用寿命。然而，特别是在高压电缆中，现有的半导电屏蔽料在电阻稳定性、光洁性、纯净度方面均有不足，还存在体积电阻率波动大、屏蔽层表面不够平整、有毛刺或凸出物等问题，半导电屏蔽料的界面容易因局部放电、场强及水等作用下导致电缆破坏。目前通常需要在基础树脂中添加导电填料，但导电填料存在粒径较大、分布不均等问题，导致电缆内部电场局部集中造成电缆损坏。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料及其屏蔽电缆，具有屏蔽层平整光滑、体积电阻率稳定性高、导电填料分散均一性好、耐高压高温、机械性能佳等优点。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料，包括如下重量份数的组分：30-50份异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、30-36份马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体、15-18份线性低密度聚乙烯、5-6份蓖麻油酸功能化石墨烯、3-4份改性纳米导电炭黑、1-1.5份多壁碳纳米管、2-3份交联剂、12-13份加工助剂。
优选地，所述的异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物中氯乙烯链段摩尔含量为68％-89％，醋酸乙烯酯链段摩尔含量为5％-16％，甲苯异氰酸酯基团摩尔含量为6％-16％。
优选地，所述的蓖麻油酸功能化石墨烯为以乙烯基三乙氧基硅烷修饰的氧化石墨烯为前驱物超声分散于蓖麻油酸中经加热回流、离心、洗涤、再离心而得到。
优选地，所述的马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体中马来酸酐的接枝率为8-10％。
优选地，所述的改性纳米导电炭黑为表面接枝顺丁烯二酸酐的纳米导电炭黑。
优选地，所述的交联剂为过氧化二异丙苯DCP。
优选地，所述的加工助剂包括3-4份环氧大豆油增塑剂、4-6份石蜡、2-3份阻燃剂、1-2份抗氧剂1010。
优选地，所述的阻燃剂为质量比1-3：1的可膨胀石墨与聚磷酸铵。
本发明还提供了一种屏蔽电缆，包括导电芯线及依次包覆于导电芯线外周围的无机矿物云母带绝缘层、半导电内屏蔽层、交联聚烯烃绝缘层、半导电外屏蔽层、阻水层、吸水膨胀带及绝缘护套，所述的导电芯线为高导电稀土铝合金导线，所述的吸水膨胀带与绝缘护套之间还设有金属丝编织防波套，其中，所述的半导电内屏蔽层使用前述的超光滑半导电屏蔽电缆专用料制成。
优选地，所述的绝缘护套的内表面还涂覆有导电涂料层。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明提供的超光滑半导电屏蔽电缆专用料及其屏蔽电缆，采用改性的导热填料与改性EVA聚合物基料合理配比，聚合物与导热填料分散均匀，分散程度高，提高了电缆料在变温下的电阻率稳定性，有效改善了材料中的空间电荷积聚，提高了电缆料耐直流击穿强度及体积电阻率，具有良好的导电性能、加工性能和优异的机械性能，产品能够达到220Kv及以上的耐压等级，能够使电缆内部的电场分布更加均匀，减少应力集中对电缆绝缘层造成的破坏，延长了电缆使用寿命。
上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本实施例的电缆结构示意图。
具体实施方式：
为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：本实施例提供的超光滑半导电屏蔽电缆专用料，包括如下重量份数的组分：30份异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、36份马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体、15份线性低密度聚乙烯、6份蓖麻油酸功能化石墨烯、3份改性纳米导电炭黑、1.5份多壁碳纳米管、2份交联剂、13份加工助剂；其中交联剂为过氧化二异丙苯DCP；加工助剂包括3.5份环氧大豆油增塑剂、5份石蜡、3份阻燃剂、1.5份抗氧剂1010；阻燃剂为质量比1：1的可膨胀石墨与聚磷酸铵。
其中，异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物中氯乙烯链段摩尔含量为68％，醋酸乙烯酯链段摩尔含量为16％，甲苯异氰酸酯基团摩尔含量为16％，具体制备方法依据于公开号为CN1884320A的发明专利《异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物及其制备方法》，具有氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物的高韧性、抗腐蚀、强粘性和不易燃等特点，还引入异氰酸酯基活性基团，提升了基料硬度。马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体中马来酸酐的接枝率为8％，接枝改性后进一步提高了增韧效果，同时促进乙烯-1-辛烯共聚物弹性体与异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物更好的相容，促进共混挤出后屏蔽电缆专用料的表面的光滑特性及平整度，增加聚合物与其他原料间的完全分散，同时断裂伸长率和拉伸强度上升。
蓖麻油酸功能化石墨烯为以乙烯基三乙氧基硅烷修饰的氧化石墨烯为前驱物超声分散于蓖麻油酸中经加热回流、离心、洗涤、再离心而得到，具体方法可以为将140mg氧化石墨烯与300mg乙烯基三乙氧基硅烷在DMF溶剂中混合，在35℃下缩合反应得到乙烯基三乙氧基硅烷修饰的氧化石墨烯前驱物，之后超声分散于蓖麻油酸中，在200℃下回流反应22小时之后，进行离心、DMF洗涤、再离心分离后得到。改性纳米导电炭黑为表面接枝顺丁烯二酸酐的纳米导电炭黑，具体做法可以为将200mg氢甲基炭黑与20ml硝酸、200mg顺丁烯二酸酐溶液混合后，在氮气保护下加入20mg硝酸铈铵水溶液，加热升温在30℃反应4小时，之后水洗、离心后得到。碳纳米管(MWNTs)具有长径比大和导电两个显著特点，大长径比可以减少无机纳米组分给基体带来的力学性能劣化，高电导率可有效的分散电荷。通过合理添加蓖麻油酸功能化石墨烯、碳纳米管、改性纳米导电炭黑，彼此协同作用，与聚合物基料混合更加充分，分散均匀，分散速度快、分散程度高，提高在变温下的电阻率稳定性，有效改善了材料中的空间电荷积聚，提高了电缆料耐直流击穿强度及体积电阻率，使屏蔽电缆专用料具有良好的导电性能、加工性能和优异的机械性能，产品能够达到220Kv及以上的耐压等级。
结合图1，本实施例还提供的一种屏蔽电缆，包括导电芯线1及依次包覆于导电芯线1外周围的无机矿物云母带绝缘层10、半导电内屏蔽层2、交联聚烯烃绝缘层3、半导电外屏蔽层4、阻水层5、吸水膨胀带6及绝缘护套7，导电芯线为高导电稀土铝合金导线，吸水膨胀带与绝缘护套之间还设有金属丝编织防波套8，其中半导电内屏蔽层使用本实施例前述的超光滑半导电屏蔽电缆专用料通过熔融混合-挤出而制成；在绝缘护套7的内表面还涂覆有导电涂料层9，导电涂料层的导电涂料可以选自丙烯酸酯型导电涂料或聚氨酯型导电涂料。
实施例2：本实施例提供的超光滑半导电屏蔽电缆专用料及其屏蔽电缆，与实施例1基本相同，不同之处在于：一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料，包括如下重量份数的组分：50份异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、33份马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体、18份线性低密度聚乙烯、5.5份蓖麻油酸功能化石墨烯、4份改性纳米导电炭黑、1.2份多壁碳纳米管、3份交联剂、12份加工助剂；其中交联剂为过氧化二异丙苯DCP；加工助剂包括4份环氧大豆油增塑剂、4份石蜡、2份阻燃剂、2份抗氧剂1010；阻燃剂为质量比3：1的可膨胀石墨与聚磷酸铵。
其中，异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物中氯乙烯链段摩尔含量为89％，醋酸乙烯酯链段摩尔含量为5％，甲苯异氰酸酯基团摩尔含量为6％；马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体中马来酸酐的接枝率为10％；蓖麻油酸功能化石墨烯的具体方法为将150mg氧化石墨烯与400mg乙烯基三乙氧基硅烷在DMF溶剂中混合，在45℃下缩合反应得到乙烯基三乙氧基硅烷修饰的氧化石墨烯前驱物，之后超声分散于蓖麻油酸中，在210℃下回流反应24小时之后，进行离心、DMF洗涤、再离心分离后得到；改性纳米导电炭黑的具体做法为将250mg氢甲基炭黑与40ml硝酸、300mg顺丁烯二酸酐溶液混合后，在氮气保护下加入30mg硝酸铈铵水溶液，加热升温在30℃反应5小时，之后水洗、离心后得到。
其他与实施例1相同，在此不再累赘。
实施例3：本实施例提供的超光滑半导电屏蔽电缆专用料及其屏蔽电缆，与实施例1基本相同，不同之处在于：一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料，包括如下重量份数的组分：40份异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、30份马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体、17份线性低密度聚乙烯、5份蓖麻油酸功能化石墨烯、3.5份改性纳米导电炭黑、1份多壁碳纳米管、2.5份交联剂、12.5份加工助剂；其中交联剂为过氧化二异丙苯DCP；加工助剂包括3份环氧大豆油增塑剂、6份石蜡、2.5份阻燃剂、1份抗氧剂1010；阻燃剂为质量比2：1的可膨胀石墨与聚磷酸铵。
其中，异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物中氯乙烯链段摩尔含量为80％，醋酸乙烯酯链段摩尔含量为10％，甲苯异氰酸酯基团摩尔含量为10％；马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体中马来酸酐的接枝率为9％；蓖麻油酸功能化石墨烯的具体方法为将145mg氧化石墨烯与350mg乙烯基三乙氧基硅烷在DMF溶剂中混合，在40℃下缩合反应得到乙烯基三乙氧基硅烷修饰的氧化石墨烯前驱物，之后超声分散于蓖麻油酸中，在205℃下回流反应23小时之后，进行离心、DMF洗涤、再离心分离后得到；改性纳米导电炭黑的具体做法为将230mg氢甲基炭黑与30ml硝酸、250mg顺丁烯二酸酐溶液混合后，在氮气保护下加入25mg硝酸铈铵水溶液，加热升温在30℃反应4.5小时，之后水洗、离心后得到。
其他与实施例1相同，在此不再累赘。
本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的结构、材料、方法，而得到的其他简单变换、等同替代的电缆料及电缆，均在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超光滑半导电屏蔽电缆专用料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：30-50份异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、30-36份马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体、15-18份线性低密度聚乙烯、5-6份蓖麻油酸功能化石墨烯、3-4份改性纳米导电炭黑、1-1.5份多壁碳纳米管、2-3份交联剂、12-13份加工助剂；所述的异氰酸酯化氯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物中氯乙烯链段摩尔含量为68％-89％，醋酸乙烯酯链段摩尔含量为5％-16％，甲苯异氰酸酯基团摩尔含量为6％-16％；所述的蓖麻油酸功能化石墨烯为以乙烯基三乙氧基硅烷修饰的氧化石墨烯为前驱物超声分散于蓖麻油酸中经加热回流、离心、洗涤、再离心而得到。
2.如权利要求1所述的超光滑半导电屏蔽电缆专用料，其特征在于，所述的马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物弹性体中马来酸酐的接枝率为8-10％。
3.如权利要求1所述的超光滑半导电屏蔽电缆专用料，其特征在于，所述的改性纳米导电炭黑为表面接枝顺丁烯二酸酐的纳米导电炭黑。
4.如权利要求1所述的超光滑半导电屏蔽电缆专用料，其特征在于，所述的交联剂为过氧化二异丙苯DCP。
5.如权利要求1所述的超光滑半导电屏蔽电缆专用料，其特征在于，所述的加工助剂包括3-4份环氧大豆油增塑剂、4-6份石蜡、2-3份阻燃剂、1-2份抗氧剂1010。
6.如权利要求5所述的超光滑半导电屏蔽电缆专用料，其特征在于，所述的阻燃剂为质量比1-3：1的可膨胀石墨与聚磷酸铵。
7.一种屏蔽电缆，其特征在于，包括导电芯线及依次包覆于导电芯线外周围的无机矿物云母带绝缘层、半导电内屏蔽层、交联聚烯烃绝缘层、半导电外屏蔽层、阻水层、吸水膨胀带及绝缘护套，所述的导电芯线为高导电稀土铝合金导线，所述的吸水膨胀带与绝缘护套之间还设有金属丝编织防波套，所述的半导电内屏蔽层使用权利要求1-6之一所述的超光滑半导电屏蔽电缆专用料制成。
8.如权利要求7所述的屏蔽电缆，其特征在于，所述的绝缘护套的内表面还涂覆有导电涂料层。
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